生活垃圾分類投放智能化研究

左明*，華玉艷

（杭州市城市建設(shè)科學(xué)研究院，浙江杭州，310003）

生活垃圾分類投放智能化研究

左明*，華玉艷

（杭州市城市建設(shè)科學(xué)研究院，浙江杭州，310003）

在推進垃圾分類過程中，以人工為主的傳統(tǒng)垃圾分類投放和管理方式將難以適應(yīng)垃圾分類工作發(fā)展要求，需要對垃圾分類投放智能化進行研究，以提高垃圾分類的效果和監(jiān)管水平。本文對對基于無線通訊的垃圾分類投放裝置和基于互聯(lián)網(wǎng)的管理信息系統(tǒng)的生活垃圾分類投放智能化系統(tǒng)進行了研究。

垃圾分類；垃圾投放裝置；智能化

引言

我國城市的生活垃圾，基本分為廚房垃圾、一般垃圾、可回收垃圾和有害垃圾4類。為了提高垃圾分類的質(zhì)量，落實垃圾分類目標(biāo)，不少城市對垃圾分類質(zhì)量進行檢查考核，如杭州市對城區(qū)、街道、社區(qū)各級分別進行檢查考核，考核指標(biāo)主要是垃圾分類正確率和投放準(zhǔn)確率（簡稱“兩率”）。實施垃圾分類后，一些示范小區(qū)采取了垃圾分類“實戶制”等方式，垃圾分類效果較好，但工作量較大，普遍推廣有相當(dāng)難度。因此有必要研究生活垃圾分類投放智能化，以適應(yīng)和滿足居民垃圾分類投放和監(jiān)管部門管理需要。

1 技術(shù)路線和方案比選

1.1 分類垃圾現(xiàn)狀

杭州市作為住建部開展生活垃圾分類收集的試點城市之一，于2010年在主城區(qū)正式實行生活垃圾分類。為了推進垃圾分類工作，杭州市政府用財政經(jīng)費為主城區(qū)居民免費提供廚房垃圾專用垃圾袋，同時對發(fā)放的垃圾袋有管理方面的要求。個別有條件的街道為了做好垃圾分類工作，也免費發(fā)放一般垃圾袋。市級、各城區(qū)、街道各級對社區(qū)垃圾分類的“兩率”情況進行日常檢查和考核。同時主城區(qū)在2010年年底前完成了分類垃圾“清潔直運”的全覆蓋[6]。實施垃圾分類后，一些示范小區(qū)對垃圾分類工作總結(jié)了一些行之有效的方法和經(jīng)驗，在加強宣傳和教育引導(dǎo)的同時，加強志愿者對垃圾分類的督導(dǎo)，在方法上進行創(chuàng)新，如采取“垃圾實戶制”等，取得了一定成效。隨著居民生活垃圾分類的擴面提質(zhì)和監(jiān)管要求的提高，主要依靠人力支持的傳統(tǒng)垃圾分類模式，將難以維繼。同時目前大部分城市居民小區(qū)的分類垃圾箱基本均呈敞開狀，如圖1所示。異味外逸，且易招蚊蠅，污染周邊環(huán)境。更為嚴重的是垃圾箱易受雨水侵襲，在垃圾直運車收運垃圾時，連同雨水一并收運，增加了運輸成本，且易造成污水滴漏，污染沿途環(huán)境。如采用焚燒方式處理垃圾，因垃圾含水量高，還將大大增加垃圾處理的成本。

圖1 居民小區(qū)垃圾投放點

1.2 主要技術(shù)路線

條形碼技術(shù)是現(xiàn)代物流管理的基礎(chǔ)，因其簡單便捷，給貨物和商品流通帶來了極大方便。同樣，條形碼技術(shù)應(yīng)用于居民垃圾分類，可方便地從源頭進行垃圾分類的跟蹤和管理。因此本研究的主要技術(shù)路線是：采用條形碼技術(shù)，在每戶居民的分類垃圾袋上印制或粘貼條形碼，通過條形碼識別，采用廉價的單片機對條形碼信息及其他垃圾投放信息進行處理和控制，通過驅(qū)動垃圾投放機械裝置，實現(xiàn)居民分類垃圾的投放。同時將垃圾投放信息通過互聯(lián)網(wǎng)融入垃圾分類管理信息系統(tǒng)。

1.3 技術(shù)方案

1.3.1 需控制的垃圾類別

在技術(shù)，采用條形碼技術(shù)可方便地實現(xiàn)對廚房、一般、可回收和有害4類垃圾的分類投放識別，但實際上由于可回收垃圾因可以售賣，一般數(shù)量很少；有害垃圾專門收運，數(shù)量也不多，且此兩類垃圾無異味，對周邊環(huán)境影響不大。廚房和一般垃圾數(shù)量較大，且分類不徹底，異味較重，對周遍環(huán)境影響較大，因此廚房和一般垃圾的投放是垃圾分類投放系統(tǒng)研究的主要對象。

1.3.2 垃圾袋的條形碼編碼

對于廚房垃圾，由于垃圾袋為政府制作，有條件進行條形碼的批量印制。對于一般垃圾，除部分財政情況較好的街道可以批量印制條形碼外，大都由居民各自提供，不具備批量印制條形碼的條件，可由社區(qū)統(tǒng)一打印條形碼，居民自己粘貼在自備的垃圾袋上。條形碼對應(yīng)城區(qū)、街道、社區(qū)、小區(qū)、居民戶號和垃圾分類代碼等信息。為方便廚房垃圾袋的發(fā)放，不同居民戶的垃圾袋隨機印制的不重復(fù)的條碼，同一居民戶在一個發(fā)放周期（如2個月或3個月），印制相同的條碼。在垃圾袋發(fā)放時，隨機取出一套一個發(fā)放周期需分發(fā)的垃圾袋，對應(yīng)計算機已記錄了居民戶號，掃描其中一只垃圾袋上的條碼，即錄入社區(qū)計算機。

1.3.3 垃圾投放口的機械控制方式

機械控制方式的實現(xiàn)，主要有：改造通用垃圾箱，改造現(xiàn)有垃圾房和設(shè)計專門機械控制裝置等三種方案。三種方案的主要內(nèi)容和特點，見表1。

表1 機械控制方式比較

通過方案比較，方案三較為合理，如圖2所示。

圖2 垃圾分類投放裝置

2 智能化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由垃圾分類投放裝置、市級、各城區(qū)、各街道、各社區(qū)計算機及互聯(lián)網(wǎng)、掌上機構(gòu)成。如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 系統(tǒng)功能

2.2.1 垃圾分類投放裝置

該裝置主要由條碼識別單元、電氣控制單元、機械傳動單元和通訊接口單元組成,，如圖3所示。垃圾分類投放裝置組合單元，如圖4。一片單片機可控制30個組合單元。

條碼識別單元：垃圾袋上印有的條碼信息對應(yīng)居民住址和垃圾類別，投放垃圾時，系統(tǒng)對垃圾袋上的條碼進行識別及記錄，通過電氣控制系統(tǒng)和機械傳動系統(tǒng)，自動打開對應(yīng)的垃圾箱蓋。

電氣控制單元：采用單片機對整個垃圾系統(tǒng)進行運行控制。根據(jù)不同垃圾類別信息，對相應(yīng)的垃圾箱的機械傳動系統(tǒng)進行驅(qū)動控制；記錄居民戶垃圾投放信息；垃圾箱滿溢時，社區(qū)計算機通過互聯(lián)網(wǎng)，采用短信方式自動報警。

機械傳動單元：通過驅(qū)動電機直接控制通用垃圾箱蓋。垃圾投放時自動打開對應(yīng)的垃圾箱蓋，并自動關(guān)閉。

通訊接口單元：通過無線方式進行社區(qū)計算機機與垃圾分類投放系統(tǒng)之間的信息通訊。

圖4 垃圾分類投放裝置組合單元

2.2.2 市級、各城區(qū)、各街道、各社區(qū)計算機

市級、各城區(qū)、各街道計算機：對垃圾分類信息進行統(tǒng)計匯總和查詢。

各社區(qū)計算機：對所屬小區(qū)垃圾分類信息進行統(tǒng)計匯總和查詢；廚房垃圾袋發(fā)放管理；接收電氣控制系統(tǒng)記錄的垃圾投放信息；垃圾分類考核記錄；垃圾箱滿溢時，通過互連網(wǎng)以短信方式通知垃圾管理員等。

2.2.3 掌上機

通過現(xiàn)場掃描垃圾袋上的條碼，快速確定該垃圾的來源，并對分類垃圾“兩率”進行打分（主要用于市級、各城區(qū)、各街道對社區(qū)打分）；有條件的社區(qū)，也可用掌上機對垃圾袋進行發(fā)放登記。掌上機采用數(shù)據(jù)線計算機進行數(shù)據(jù)通訊。

2.3 信息系統(tǒng)軟件

垃圾分類管理信息系統(tǒng)軟件，采用微軟的.net技術(shù)，開發(fā)適合于瀏覽器的web應(yīng)用程序系統(tǒng)，采用sqlserver數(shù)據(jù)庫作為后臺數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)。信息系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)如圖5。

圖5 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

（1）基本情況

記錄各城區(qū)、街道、社區(qū)的聯(lián)系人、聯(lián)系人地址；記錄城區(qū)培訓(xùn)教師、街道管理員、社區(qū)志愿者的通訊方式。社區(qū)下的居民小區(qū)菜單記錄了小區(qū)地址、聯(lián)系人、戶數(shù)、通訊方式；垃圾袋發(fā)放時間、領(lǐng)用人及地址、數(shù)量規(guī)格和使用時間、數(shù)量規(guī)格及對應(yīng)條形碼；垃圾清運時間、分類垃圾桶數(shù)量及位置等信息。每天按時自動讀取垃圾分類投放系統(tǒng)數(shù)據(jù)（居民戶號、垃圾袋條碼、垃圾投放時間，次數(shù)等）。

（2）質(zhì)量檢查

記錄了市級和各城區(qū)、街道、社區(qū)的檢查人員、檢查日期、分類正確率、投放準(zhǔn)確率、存在問題和扣分情況。

（3）統(tǒng)計信息

市級、各城區(qū)、街道、社區(qū)均根據(jù)系統(tǒng)權(quán)限，隨時對各規(guī)格垃圾袋發(fā)放使用情況進行統(tǒng)計；市級按月、年對分類垃圾的清運量進行統(tǒng)計，也可隨時進行統(tǒng)計，及時掌握動態(tài)情況。

（4）系統(tǒng)設(shè)置

管理部門為市級用戶、城區(qū)用戶、街道用戶和社區(qū)用戶創(chuàng)建并錄入名稱等信息；用戶管理為所設(shè)置的下級管理部門創(chuàng)建用戶，并將用戶名和密碼分發(fā)給下級管理部門；備份還原保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的可靠性。

3 結(jié)束語

生活垃圾分類投放智能化，將大大促進城市生活垃圾分類投放和監(jiān)管水平的提高。一是可有效推進垃圾分類“實戶制”，促進垃圾分類效果，提高“兩率”；二是可以提高垃圾分類信息化管理水平，便于各級職能單位和部門對垃圾分類情況進行日常檢查、考核統(tǒng)計和垃圾袋的發(fā)放管理；三是改變居民小區(qū)垃圾房、垃圾箱半開放或全開放的狀況，減輕垃圾房散發(fā)的不良氣味，減少蚊蠅，提高居民小區(qū)環(huán)境衛(wèi)生水平。

[1]張春燕,趙振峰,唐宇欣,等.一種基于電容式傳感器原理的自動分類垃圾桶,中國,201210141139.9[P],2012.

[2]王冰梅,我國分類垃圾箱的缺陷及其智能化改造[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2016(1):78-79.

[3]呂維霞,杜娟.日本垃圾分類管理經(jīng)驗及其對中國的啟示[J].華中師范大學(xué)學(xué)報人文社會科學(xué)版,2016,55(1):39-53.

[4]沈佳璐,陳季華,劉芳.上海市城市生活垃圾分類投放運行模式的探討[J].環(huán)境衛(wèi)生工程,2005,(03):25-27.

[5]劉云.城市生活垃圾分類投放的新思路[J].城市管理與科技,2007,(05):26-27.

Study on Intelligent Disposal of Municipal Solid Waste

ZUO Ming*,HUA Yuyan
（Hangzhou Academy of urban construction,Zhejiang Hangzhou,310003,China）

in the process of garbage classification,traditional garbage classification based on man and on the management mode will be difficult to adapt to the development of garbage classification work requirements,the need for garbage put in intelligence research,in order to improve the effect of garbage and the level of supervision.In this paper,the intelligent garbage disposal system based on wireless communication and Internet based management information system are researched.

garbage classification; garbage delivery device; intelligent

TP799.3

A

1672-9129(2017)04-0184-04

左明,華玉艷.生活垃圾分類投放智能化研究[J].數(shù)碼設(shè)計,2017,6(4):184-187.

Cite：ZUO Ming,HUA Yuyan.Study on Intelligent Disposal of Municipal Solid Waste[J].Peak Data Science,2017,6(4):184-187.

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.04.047